[发明专利]一种基于模糊神经元PID的微电网频率控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊神经元PID的微电网频率控制系统及方法，其中，控制系统包括：采集模块，用于实时采集微电网的频率、有功功率；单神经元PID控制模块，用于当所述频率与标准频率的偏差大于或等于预设阈值时，通过单神经元调整PID的比例、积分、微分系数，对所述频率进行校正；模糊控制模块，用于调整所述单神经元的神经元比例系数。本发明能够在微电网频率超出阈值时实现频率快速恢复到标准值。同时利用内置的学习算法更新神经元比例系数和PID控制器的参数值，使控制系统对复杂多变的微电网环境具有更强的适应力。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种基于模糊神经元PID的微电网频率控制系统及方法。

背景技术

近年来人类对于能源的消耗量，特别是用于发电的能源总量正在飞速增长，根据2018年BP世界能源统计年鉴的数据显示，2017年中国全年发电量为6800TWH左右，占全球总发电量的26％，其中煤炭发电量接近60％。全球化石燃料的储量是有限的，按照目前的开采和消耗速度，不足百年一些化石燃料就会被人类全部消耗，此外大量燃烧化石燃料也会带来一系列环境问题，不符合可持续发展的要求，由此可见以化石燃料为主的能源消耗体系注定无法长久维持下去。为了减少二氧化碳的排放同时建立起可持续发展的经济体系，使用可再生能源发电的技术受到大家广泛关注。目前来看，世界发电能耗的总趋势是化石燃料使用占比下降，而可再生能源发电量正在上升，据统计2017年全球可再生能源发电占比已接近全球总发电量的10％，相比于2011年增长了一倍，并且仍然保持较快增长速率，在未来有望成为最主要的能源。

随着化石能源日渐枯竭，如风能、太阳能等可再生能源开始受到人们重视，在电力行业中，风力发电和光伏发电成为了分布式电源的主力，以分布式发电为基础的微电网技术得到发展。由于风电、光伏发电存在随机性和间歇性，需要采取相应的控制手段才能使微电网提供幅值稳定的频率。常用的微电网控制结构包括对等控制、主从控制和分层控制。

目前常见的大多数微电网以分层控制结构为主，分层控制一般包含3个控制层：一层控制是直接控制微源并网逆变器的控制层，通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号直接影响并网逆变器的输出频率，完成频率的一次调节；二层控制主要完成频率的修正量计算，控制微电网的模式切换等；三层控制主要是微电网的能量管理，优化微电网参数，实现微电网经济运行。

申请号为CN201210261136.9的专利申请公开了一种基于模糊控制的微网电池储能系统调频控制方法，在传统PID控制基础上,引进模糊控制及其实现方式，包括模糊化、模糊规则、模糊推理、解模糊和PID控制等重要组成部分。将微网频率偏差和微网频率变化率模糊化为模糊控制器的输入，根据模糊控制规则来输出有功出力控制的PID控制参数,最终输出电池储能系统的有功出力参考值Pref，以此控制微网电池储能系统的有功出力。与传统PID控制相比,本方法对微网并网/孤网运行模式切换以及电网运行参数的非线性与时变性有很强的适应能力，具有较好的动态响应特性,有效提高电池储能系统有功功率控制精度和微网的频率稳定性。包括以下步骤：

1)测取微网实时频率值f；

2)将测取的微网实时频率值f作为模糊控制器的输入量,模糊控制器根据输入量进行模糊推理,得到PID控制参数作为输出量；

3)以步骤2)获得PID控制器控制微网电池储能系统,获得有功出力参考值Pref；

4)根据有功出力参考Pref,采用PQ控制法,使电池储能系统输出的有功出力P跟随有功出力参考值Pref。

但是上述公开的方法中，仅以实时频率f作为模糊控制器唯一的输入量，模糊控制器对微网的参数变动情况的感知不足，可能无法获得最合适的推理结果。

故，针对现有技术的缺陷，如何实现微电网频率的有效控制，以适应复杂多变的微电网环境是本领域亟待解决的问题。

发明内容